La perla juvenil del Flamengo
Vinícius debutó finalmente con el primer equipo el 13 de mayo de 2017, disputando los últimos diez minutos del empate 1-1 ante el Atlético Mineiro. Dos días después amplió su contrato con el club carioca hasta 2022 ampliando su cláusula de rescisión hasta los 45 millones de euros, en previsión de lo que parecía una cercana salida del club. El jugador, aún en edad juvenil, fue señalado como uno de los futbolistas de mayor proyección del fútbol internacional y varios de los clubes más reconocidos de Europa quisieron contratarle.
Tras días de especulaciones, finalmente el 23 de mayo se certificó su fichaje por el Real Madrid Club de Fútbol de España, efectiva en el año 2018, acordándose que el jugador siguiese en calidad de cedido en el club brasileño hasta 2019, pudiendo incorporarse antes a la disciplina madridista si así lo acordasen ambos clubes.
El 10 de agosto de 2017 anotó su primer gol como profesional en la decimosexta edición de la Copa Sudamericana. El partido, correspondiente a la vuelta de la segunda fase frente al Palestino, finalizó con victoria de su equipo por 5-0, con un 10-2 global clasificó a los cariocas para los octavos de final de la competición. Diez días después marcó un doblete en Série A ante Atlético Goianiense (2-0).
Apenas un mes después su equipo perdió la final de la Copa de Brasil 2017, frente al Cruzeiro, tras una tanda de penaltis posterior al 1-1 global en los dos partidos definitorios. En ella tuvo presencia en cuatro partidos, en los que no anotó ningún gol en apenas 70 minutos de juego, incluyendo el partido de ida de la final. Al poco tiempo sufrió una lesión por una dura entrada que le mantuvo de baja durante un mes.
Tras volver, disputó el 2 de noviembre su primer derbi o «clássico das multidões» contra el Fluminense, en los cuartos de final de la Copa Sudamericana, en el que tuvo una actuación muy destacada. Entró al terreno de juego cuando su equipo perdía por 3-1 y fue decisivo para el empate que clasificó a su equipo para las semifinales. Para el periodista Andre Rizek, este fue el bautismo decisivo de Vinicius en el fútbol profesional.
En diciembre de 2017 quedó subcampeón de la Copa Sudamericana tras caer derrotado por Independiente por un global de 3 a 2. Partió desde el banquillo en ambos partidos.
El jugador fue uno de los destacados del equipo en la Taça Guanabara de 2018, la primera fase del Campeonato Carioca, contabilizando tres goles en seis partidos que sirvieron para que el Flamengo lograse el título frente al Boavista. El partido decisivo, disputado el 18 de febrero, finalizó con un 0-2 en el que marcó el segundo tanto, logrando así su primer campeonato profesional.
El 15 de marzo el jugador debutó en la máxima competición de clubes en América, al disputar el encuentro de la Copa Libertadores 2018 frente al Emelec ecuatoriano. Entró a falta de 23 minutos para la conclusión del encuentro con un resultado desfavorable de 1-0 y marcó dos goles que dieron la victoria a su equipo por 1-2. Se convirtió así en el jugador más joven de la historia del club en anotar en Copa Libertadores, al tiempo que cortó la racha negativa de los cariocas, quienes no vencían a domicilio desde 2014, y recibió elogios por parte de aficionados y medios de comunicación. Con apenas 17 años logró además colocarse como el máximo goleador provisional del equipo con seis goles en 550 minutos disputados, con una media aproximada de un gol cada 90 minutos.
Progresión internacional con el Real Madrid
Vinícius Júnior llegó a la ciudad de Madrid el 14 de julio de 2018 y fue presentado un par de días después, el 20 de julio, como nuevo jugador del Real Madrid Club de Fútbol. Participó en la gira de pretemporada del club realizada en Estados Unidos, y debutó con la camiseta blanca el 1 de agosto de 2018, en un partido contra el Manchester United por la International Champions Cup, donde inició como titular y jugó 62 minutos antes de ser sustituido. Su estreno en el Santiago Bernabéu fue el 11 de ese mismo mes, en el Trofeo Santiago Bernabéu disputado contra la Associazione Calcio Milan. Debido a su temprana edad y la falta de fichas disponibles en el primer equipo, el jugador carioca fue inscrito como jugador del equipo filial, con el cual logró tres goles en las primeras cuatro jornadas de Segunda División "B", a los que habría que sumar uno más logrado el 21 de octubre ante el Real Club Celta de Vigo "B".
El 29 de septiembre de 2018 se convirtió en el primer jugador nacido después del año 2000 en debutar con «los merengues» en un partido oficial. El brasileño sustituyó a Karim Benzema en el minuto 88 del derbi madrileño ante el Atlético de Madrid de la primera vuelta de la Liga. Con la destitución de Julen Lopetegui y la llegada de Santiago Solari a los mandos del banquillo madridista fue aumentando su presencia en las alineaciones del primer equipo. El 3 de noviembre, el árbitro le concedió la autoría del primer gol en el triunfo ante el Real Valladolid Club de Fútbol por 2-0 tras un lanzamiento que desvió el defensa Kiko Olivas, su primero con el primer equipo madridista. El 6 de diciembre anotó su primer tanto en Copa del Rey en el triunfo ante la Unión Deportiva Melilla por 6-1, y entró en la dinámica diaria del primer equipo. A partir del mes de enero se estableció en el puesto de extremo izquierdo, completando grandes actuaciones, aunque no tuvo acierto de cara a portería. Pese a ello, seguía siendo señalado como uno de los jugadores a tener en cuenta en el futuro. Su progresión sin embargo se vio truncada cuando el 5 de marzo sufrió una grave lesión de tobillo durante el transcurso del partido de vuelta de los octavos de final de la Liga de Campeones ante el Ajax de Ámsterdam en el que los madrileños fueron eliminados, mientras que en el campeonato doméstico finalizaron en tercer lugar.
El brasileño fue inscrito como miembro de la primera plantilla para la temporada 2019-20, de nuevo con Zinedine Zidane como entrenador. El 1 de marzo de 2020 anotó su primer gol en un «Clásico» frente al Fútbol Club Barcelona al abrir el marcador en la victoria por 2-0, y se convirtió en el jugador más joven en hacerlo en el siglo xxi con 19 años y 233 días superando el anterior registro de Lionel Messi. Finalmente el Real Madrid con un Vinícius fundamental en el último tramo de la temporada, fue campeón de Liga 2019-20, torneo que se vio afectado, al igual que todos los ámbitos de la vida cotidiana, por un brote del coronavirus tipo 2 del síndrome respiratorio agudo grave, una pandemia global vírica que llegó a Europa desde Asia, provocando contagios, fallecimientos y retroceso económico. Esto obligó a la cancelación de las competiciones por parte de la UEFA, la RFEF y la La Liga, y no se reanudaron hasta meses después tras una mejoría después de un confinamiento de la población para frenar los contagios. El gobierno decretó así que las competiciones pudieran retomar su actividad sin público en las gradas, por lo que los encuentros se disputaron en el Estadio Alfredo Di Stéfano, estadio del equipo filial en la Ciudad Real Madrid, con el objetivo de avanzar las obras de remodelación en el Estadio Santiago Bernabéu.
Para la temporada 2020-21 la complicada situación económica del club debido a la pandemia no permitió grandes cambios en la plantilla, afrontando una etapa austera. Tras un errático comienzo, el equipo reaccionó pero a pesar de los buenos resultados, las continuas lesiones durante la temporada finalmente afectaron al rendimiento del equipo, que a pesar de llegar sorpresivamente a semifinales de la Copa de Europa —de nuevo con el jugador brasileño como uno de los referentes— y tener opciones de ganar La Liga hasta en la última jornada, el equipo no consiguió alzar ningún título.
El brasileño, quien recibió críticas por su falta de acierto de cara a portería, demostró en el comienzo del curso 2021-22 una notable mejoría. Así, se situó como máximo realizador del campeonato, con goles de bella factura y como el jugador más destacado del equipo. Especialmente sobresaliente en los partidos frente al Levante Unión Deportiva, donde anotó un doblete, y frente al Real Club Celta de Vigo, con gol y un penalti provocado, el futbolista se vio revalorizado ante la opinión pública. Él, con su desborde y goles, acompañado de Benzema, el otro gran protagonista del ataque, situaron al equipo líder del campeonato. El inicio de temporada de los dos delanteros tan sólo fue mejorado en Europa por Erling Haaland y Robert Lewandowski, líderes en Alemania.
Tras tres partidos sin vencer, el equipo goleó en la tercera jornada de Liga de Campeones al Futbolny Klub Shajtar Donetsk por 0-5. Vinícius fue de nuevo junto a Benzema el jugador más destacado del encuentro, al anotar dos goles y dar una asistencia, y fue señalado de nuevo por su altísimo rendimiento en la primera parte de la temporada. En Brasil, su país, las buenas críticas fueron unánimes y fue incluso calificado como «el mejor brasileño de Europa» del momento, y se colocó como el séptimo mejor goleador nacido en el país sudamericano de la historia del club blanco. Los elogios a su buen estado de forma continuaron apenas unos días después tras ser el jugador clave en «el Clásico», donde pese a no marcar, fue el jugador más peligroso de ambos conjuntos y permitió que los blancos vencieran por 1-2, y quedaran a una victoria de la centena en la historia de sus partidos frente a los barcelonistas.
Reconocido por el jugador que las críticas recibidas en el pasado suponían una presión enorme: «La presión era demasiado grande. Nunca había visto tanta sobre un jugador tan joven. No sé por qué fue, tal vez porque costé mucho dinero. El club y los entrenadores sabían de mi calidad y que con el tiempo ganaría más experiencia y confianza.»; una vez sobrepuesto fue uno de los jugadores más determinantes del continente. Dos nuevos goles, ante el Elche Club de Fútbol, y dos asistencias ante el Futbolny Klub Shajtar Donetsk fueron la confirmación que llevaron a que el club quisiera renovar su contrato para reflejar su nuevo status como referente del equipo.
Decisivo en la temporada, un gol suyo en la jornada 15 ante el Sevilla Fútbol Club a tres minutos de la conclusión permitió al equipo vencer 2-1 y asentarse así como primer clasificado en solitario en una sucesión clave de encuentros para el devenir de las competiciones. Designado como mejor jugador del mes de noviembre de LaLiga tras los citados compromisos —con dos goles en tres partidos—, tono que mantuvo hasta el nuevo año, la primera de las competiciones resueltas fue la Supercopa de España, vencida al Athletic Club en una final four en la que Vinícius fue uno de los jugadores destacados al anotar un nuevo gol en semifinales. Del mismo modo fue tras Karim Benzema el atacante más influyente del equipo con 38 goles creados entre goles y asistencias, que permitieron que el equipo lograse su segundo campeonato de liga en tres años, y posteriormente, en la final de la Liga de Campeones contra el Liverpool Football Club, anotó el único gol del encuentro, logrando así su primer título del máximo torneo continental —decimocuarto para el Real Madrid—. Fue designado como el mejor jugador joven de la temporada por la UEFA, y el tercero absoluto por el diario Marca (por detrás de sus compañeros Karim Benzema y Thibaut Courtois).
Consagrado como uno de los mejores jugadores del club merengue y del mundo, está entre los favoritos para ganar el balón de oro de 2024 y como el joven de mayor proyección en Europa, renovó con «los blancos» hasta 2027. Posteriormente, el 6 de agosto de 2026, el Real Madrid anunció una nueva ampliación de su contrato hasta el 30 de junio de 2032.